Теоретическая часть – ch-светомузыка

Никакое новое устройство не может быть построено без теории,  без тех предположений как оно должно работать.

Хочу предупредить – это только начальная концепция построения АСМУ, в процессе построения, она может быть многократно пересмотрена. Желающих присоединиться к проекту пишите на почту сайта.

С начало немного истории…

Для начала определим вопрос для чего она нужна и что такое светомузыка. В моем понимании светомузыка это автоматическое устройство преобразования музыки (звука) в свет (АСМУ). Вот тут и встает вопрос как и по какому принципу должен быть выполнен алгоритм преобразования. На заре электроники, ну типа в 70 годах прошлого века и как выяснилось и сейчас, светомузыки строят по такому принципу:

Входной усилитель (лучше с АРУ), как минимум три фильтра, верхних частот, полосовой, нижних частот. На выходе излучатели света.

Количество каналов варьировалось в зависимости от желания изготовителя. В основном делали 4 канала плюс канал фона, чтобы компенсировать разность освещенности в паузе. Не будем обсуждать все технические нюансы и технические аспекты с динамическим диапазоном звука, и ламп накаливая, благо сейчас на первое место вышли светодиоды, с проблемой чувствительности и т. п., но кто собирал светомузыки на этом принципе, то согласиться с моими краткими выводами.

1. Настроив “мигание” на одну песню, уже надо перестраивать уровни на другую песню.
2. В основном, работает эффективность на ритмическую музыку, на классику полная фигня.
3. И самое главное – собранное устройство на первый вид радующее своей игрой света, через пару дней, превращается в простую мигалку.
4. Во всех устройствах собранных по предложенному принципу один главный недостаток – так называемый “Эффект утомляемости”.

На “светомузыках” построенных на таком принципе еще терпимо смотрятся ритмические мелодии, а для мелодических или классический произведений они совершенно не годятся. Как можно видеть из вариантов показанных в инете (на ютубе) это на настоящий момент просто мигалки под музыку.

Итоги – сам предложенный алгоритм не решает проблему преобразования музыки в свет и для создания светомузыки нужен новый алгоритм. В течение многих лет родилась такое понятие как светосинтезия. Смысл его это создание автоматических алгоритмов преобразования музыки в свет (АСМУ).

Поэтому исходя из выше сказанного надо “придумать” алгоритм, по которому предполагается будет работать светомузыка. Оговорим основные принципы по которым должна работать светомузыка, основные понятия на которых будет построен алгоритм.

Первое – это РИТМ подробнее можно почитать в инете, Википедия. Прослушивая любую мелодию можно выделить ритм, или ритмические фигуры, т.е. последовательность звуков (часто ударник) по которой человек типа может синхронизировать свое настроение. Есть мелодии с реально выделенным ритмом, есть со скрытым но он всегда присутствует. Современные произведения более насыщены ритмом. Классика менее. Поэтому пусть это будет первый светомузыки  узел который задача которого будет выделение из мелодии ритма. Мигалки построенные по классическому принципу для определенных произведений могут даже как мне кажется процентов на 50 решать эту задачу, но не более.

Второе – это МЕЛОДИЯ (wikipedia) музыкального произведения. Это в моем понятии мелодическая составляющая, плавно нарастающая и плавно спадающая составляющая  которая напоминает волну, она то возрастает, то ниспадает в процессе всего музыкального произведения, которую можно выделить в любой мелодии.

Третья – это, назовем его СОЛО  (wikipedia) . Это  главный ведущий будем так назвать звук, частоты, в песне это голос певца, солирующий инструмент, который задает сам смысл всего произведения.

То есть это три основных кита на которых должна базироваться сама светосинтезия светомузыки. Хочу сразу оговориться, почему светомузыка, а не цветомузыка? В первых вариантах теории было решено красные – это низкие, средние – зеленые, высокие – синие типа лампочки. Я считаю это неприемлемо, по этому светомузыка, здесь ЦВЕТ определяется не каналом частот, а смыслом и вариант монохромного воспроизведения (сопровождения) музыки тоже приемлем. 

Послушаем несколько вариантов музыкальных произведений для понимания объёма задач которые должны быть решины. А основная задача это получения визуального восприятия аналогичного от звукового восприятия от музыкального произведения. 

Вариант первый по моей классификации в нем присутствуют явно выделенные составляющие это МЕЛОДИЯ и СОЛО, как таковой ритмической составляющей (для световоспроизведения) нет.  СОЛО – это партия солирующего инструмента, он здесь явно выделен.

Как такое произведение должно (по моему) сопровождаться светомузыкой? Я представляю так, на однородном фоне с плавно с МЕЛОДИЕЙ изменяющейся интенсивностью, типа моря, вкрапления огней СОЛО.

Вариант два здесь присутствуют все три составляющие, особенно интересно начало произведения как должно этот вариант выть визуализирован. Здесь на основе всего произведения РИТМ и СОЛО меняются местами. Особенно сложно середина и окончание когда уровни звука практически одинаковы…

….

Вариант три – все три составляющие ведущая РИТМ, но и СОЛО и МЕЛОДИЯ имеют высокий приоритет

….

Вариант четыре – РИТМ

….

Пока можно только фантазировать о возможных вариантах светосинтезии…

Блок схема светомузыки в первом приближении должно быть выглядеть так:

Входной преобразователь  это усилитель, ограничитель низких частот, далее преобразователь данные на Фурье, на выходе мы имеем данные частоты и амплитудное значение частот, плюс амплитуда общего сигнала. Три анализатора задача сформировать управляющие последовательности из полученных данных. Светосинтезатор предназначен для формирования данных для выходного оптического устройства (ВОУ).

Основные принципы технологий для светосинтезирования. Эти принципы были сформированы из множества попыток создания АСМУ.

1. Светомузыка – предназначена для обработки музыки, поэтому логически частотный диапазон для обработки сигналов будет составлять от 20 до 5274 Гц. А это значит, что даже для классического варианта где диапазон делиться на 3-4 и более диапазонов строить фильтры свыше 5 кГц не имеет смысла.

Из опыта построения АСМУ не стоит и свыше 1,5 кГц. Отсюда делаем вывод рабочий диапазон для анализа данных составляет 20-1500 Гц. Первая задача, для построения АСМУ это выделение амплитудного значение сигнала для указанных частот из диапазона 20-1500 Гц. Для анализа необходимо естественно использовать быстрое преобразование Фурье. Самый простой вариант, это использовать 16 разрядный контроллер.

2. …

Аксиомы, постулаты, принципы.

Для создания режима Синестези́и необходимо для определить правила по которым будет строиться преобразование.

Основные две оставляющие световых потоков.

Выделим 2 основные составляющие в синестезии для светомузыки. Назовем их Мелодия и Рисунок, Мелодия это мелодическая составляющая, что для нас будет иметь в свете как плавный поток, который должен следить за основной мелодической составляющей произведения и создавать основной фон. Мелодия это медленная плавная составляющая основного светового потока ВОУ. Рисунок (РИТМ и СОЛО более разделять их не будем) это быстрая составляющая светового потока которая должна реагировать (в идеале) на изменение нотного ряда музыкального произведения.

Уровень аппроксимации сигнала.

После БПФ мы получаем уровень сигнала и частотное его положение, уровень аппроксимации задает по какому порогу мы считаем полезный сигнал,а по какому шум. По уровню аппроксимации сигнал преобразовывается в стандартный уровень яркости который должен составлять 75-100% полной яркости. Уровень может выбираться в ручную или автоматически (что предпочтительно).

Принцип симметричности.

Это положение относится к особенностям восприятия красивого человеком. Все объекты которые имеют симметрию считаются красивыми. Поэтому на оконечном количестве каналов которые использует светомузыка это важно. Необходимо выполнять вывод на ВОУ дублирующих каналов симметрично горизонтально, вертикальной оси или центра ВОУ.

Огибающая светового импульса Рисунка

Огибающая для светового импульса Рисунка должна иметь вид:

Период интеграции это та составляющая которая соответствует понятию быстрая или медленная, мелодическая или ритмическая, музыка. Этот тот параметр как быстро должен быть погашен светодиод. Это не константа эта переменная составляющая, коротая зависит от музыкального произведения. Форма кривой периода интеграции имеет значение.

Огибающая светового импульса Мелодии.

для мелодии характерно автоматическое или типа”ручное” (от АСМУ) огибающей. Она формируется от уровня нуля яркости до 100% и дальнейшем уменьшение до нуля.

Форма нарастания и гашение тоже как в предыдущем случае имеет значение. Правда в простых устройствах его соблюсти будет сложно из-за ограничений по скорости обработки.

Это может быть интересно